【正文】 水質(zhì)工程學(xué)（一）課程設(shè)計(jì)某城市自來水廠的設(shè)計(jì)緒論本設(shè)計(jì)是關(guān)于某城市自來水廠的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)包括水廠規(guī)模的確定，水廠規(guī)模的設(shè)計(jì)，水廠工藝方案的確定，水廠的平面布置，以及水廠的高程布置等。水廠規(guī)模根據(jù)設(shè)計(jì)人口的人均最高日用水量標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算城市生活用水量，并根據(jù)一般工業(yè)用水占用的比例，計(jì)算一般工業(yè)用水量，根據(jù)三產(chǎn)用水比例，確定三產(chǎn)用水量，大型工廠按所提供的資料作為集中流量。根據(jù)所確定的水廠規(guī)模和原始資料及生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，選擇了三種方案進(jìn)行技術(shù)比較，確定最佳方案。根據(jù)所選方案，對(duì)單體構(gòu)筑物進(jìn)行計(jì)算，確定平面尺寸，高程尺寸，各細(xì)部尺寸。確定單體構(gòu)筑物尺寸后，按照盡量以直線方式放置的原則放置構(gòu)筑物，并且根據(jù)水廠規(guī)模確定附屬構(gòu)筑物的尺寸，合理規(guī)劃生活區(qū)，并使水廠達(dá)到一定的綠化面積。第一章 水廠設(shè)計(jì)基礎(chǔ)要求 水廠設(shè)計(jì)要求a. 確定水廠的設(shè)計(jì)規(guī)模，進(jìn)行廠址確定及方案論證。b. 確定水廠的設(shè)計(jì)工藝方案二到三個(gè)，進(jìn)行方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，并進(jìn)行初步可行性研究，根據(jù)原水水質(zhì)和處理達(dá)到的飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，選擇最佳設(shè)計(jì)方案。c. 根據(jù)確定的工藝，進(jìn)行單體構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算及附草圖。d. 進(jìn)行水廠平面布置和高程布置，水廠平面布置包括處理構(gòu)筑物及附屬構(gòu)筑物的位置大小，主要生產(chǎn)管線及控制閥門，其他管線布置，廠區(qū)道路，構(gòu)筑物之間道路，綠化等也要相應(yīng)確定。高程圖要根據(jù)地形特點(diǎn)，確定水廠地面標(biāo)高，并進(jìn)行土方平衡，一般清水池的水面標(biāo)高在地面上0～，依此確定水廠高程。而合建式清水池則不按此方式確定。高程圖要標(biāo)明構(gòu)筑物名稱，管徑，池頂標(biāo)高，各水面標(biāo)高。水廠平面圖要列表表明各工藝名稱，數(shù)量，尺寸，構(gòu)筑物位置一般采用坐標(biāo)標(biāo)明其位置。e. 進(jìn)行個(gè)單體構(gòu)筑物的平面圖、剖面圖及大樣圖的繪制。 水廠設(shè)計(jì)步驟水廠設(shè)計(jì)和其他工程設(shè)計(jì)一樣，一般分兩階段進(jìn)行：擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。對(duì)于大型的或復(fù)雜的工程，再擴(kuò)初設(shè)計(jì)之前，往往還需要進(jìn)行工程可行性研究或所需特定的實(shí)驗(yàn)研究?？尚行匝芯拷?jīng)有關(guān)專家評(píng)估并得到主管部門批準(zhǔn)后，方可進(jìn)行下一步工作——初步設(shè)計(jì)。以上提到的可行性研究?jī)?nèi)容僅就一般情況而言，不同工程項(xiàng)目，研究?jī)?nèi)容和要求也往往不同。大型工程或復(fù)雜工程所涉及到的問題很多，每一個(gè)問題（當(dāng)然不是細(xì)節(jié)問題）均需在可行性研究中得到解答。簡(jiǎn)單的小工程，可行性研究比較簡(jiǎn)單，甚至可直接進(jìn)行擴(kuò)初設(shè)計(jì)。擴(kuò)初設(shè)計(jì)是在可行性研究基礎(chǔ)上進(jìn)行的，內(nèi)容和要求比可行性研究更具體一些。在擴(kuò)初設(shè)計(jì)階段，首先要進(jìn)一步分析研究調(diào)查和核實(shí)已有資料。所需主要資料包括：地形、地質(zhì)、水文、水質(zhì)、地震、氣象、編制工程概算所需資料、設(shè)備、管配件的價(jià)格和施工定額，材料、設(shè)備供應(yīng)狀況，供電情況，交通運(yùn)輸狀況，水廠排污問題等。需要時(shí)，還應(yīng)參觀了解類似水廠的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，可提出幾種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。這里所提的方案比較是在可行性研究 所提大方案下的具體方案比較。最后確定水廠位置、工藝流程、處理構(gòu)筑物型式和初步尺寸及其他生產(chǎn)和輔助設(shè)施等，并初步確定水廠總平面圖布置和高程布置。在水廠設(shè)計(jì)中，通常還包括取水工程設(shè)計(jì)。因此，水源選擇、取水構(gòu)筑物位置和型式的選擇以及輸水管新等，都需經(jīng)過設(shè)計(jì)方案比較予以確定。初步設(shè)計(jì)的最后成果一般包括設(shè)計(jì)說明書一份和若干附圖等。設(shè)計(jì)說明書的主要內(nèi)容一般包括：設(shè)計(jì)要求概述，方案比較情況，各構(gòu)筑物及建筑物的形式、尺寸和結(jié)構(gòu)形式等。有關(guān)設(shè)計(jì)資料也應(yīng)附在說明書內(nèi)。附圖數(shù)量應(yīng)按工程具體情況決定，但至少應(yīng)包括：水廠總平面布置圖，高程布置圖及主要處理構(gòu)筑物簡(jiǎn)圖等。有關(guān)水廠設(shè)計(jì)原則，在設(shè)計(jì)規(guī)范中已作了全面規(guī)定。重點(diǎn)提出以下幾點(diǎn)：a. 水處理構(gòu)筑物的生產(chǎn)能力，應(yīng)以最高日供水量加水廠自用水量進(jìn)行設(shè)計(jì)，并以原水水質(zhì)最不利情況進(jìn)行校核。水廠自用水量主要用于濾池沖洗及沉淀池或澄清池排泥等方面。自用水量取決于所采用的處理方法、構(gòu)筑物類型及原水水質(zhì)等因素。城鎮(zhèn)水廠自用水量一般采用供水量的 5%～10%，必要時(shí)應(yīng)通過計(jì)算確定。b. 水廠應(yīng)按照近期設(shè)計(jì)，考慮遠(yuǎn)期發(fā)展。根據(jù)使用要求和技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理等因素，對(duì)近期工程既可做分期建造的安排。對(duì)于擴(kuò)建、改建工程，應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，充分發(fā)揮原有設(shè)施的效能，兵營考慮與原有構(gòu)筑物的合理配合。c. 水廠設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮各構(gòu)筑物或設(shè)備進(jìn)行檢修、清洗及部分停止工作時(shí)，仍能滿足用水要求。例如，主要設(shè)備（如水泵機(jī)組）應(yīng)有備用量。城鎮(zhèn)水廠內(nèi)處理構(gòu)筑物一般雖不設(shè)備用量，但通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，可在涉及允許范圍內(nèi)提高運(yùn)行負(fù)荷。d. 水廠自動(dòng)化程度，應(yīng)本著提高供水水質(zhì)和供水可靠性，降低能耗、藥耗，提高科學(xué)管理水平和增加經(jīng)濟(jì)效益的原則，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性和設(shè)備供應(yīng)情況，妥善確定。e. 設(shè)計(jì)中必須遵守設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定。如果采用現(xiàn)行規(guī)范中尚為列入的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，則必須通過科學(xué)論證，確證行之有效，方可付諸工程實(shí)際。但對(duì)于確行之有效、經(jīng)濟(jì)效益高、技術(shù)先進(jìn)的新工藝、新設(shè)備和新材料，應(yīng)積極采用，不必受先行設(shè)計(jì)規(guī)范的約束。廠址選擇應(yīng)在整個(gè)給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中全面規(guī)劃，綜合考慮，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。在選擇廠址時(shí)，一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)問題：a. 廠址應(yīng)選擇在工程地質(zhì)條件較好的地方。一般選在地下水位低、承載力較大、濕陷性等級(jí)不高、巖石較少的地層，以降低工程造價(jià)和便于施工。否則應(yīng)考慮防洪措施。c. 水廠應(yīng)盡可能設(shè)置在交通方便、靠近電源的地方，以利于施工管理和降低輸電線路的造價(jià)。并考慮沉淀池排泥及濾池沖洗水排除方便。d. 當(dāng)取水地點(diǎn)距離用水區(qū)較近時(shí)，水廠一般設(shè)置在取水構(gòu)筑物附近，通常與取水構(gòu)筑物建在一起；當(dāng)取水地點(diǎn)距離用水區(qū)較遠(yuǎn)時(shí)，廠址選擇有兩個(gè)方案，一是將水廠設(shè)置在取水構(gòu)筑物附近；另一是將水廠設(shè)置在離用水區(qū)較近的地方。前一種方案主要優(yōu)點(diǎn)是：水廠和取水構(gòu)筑物可集中管理，節(jié)省水廠自用水（如濾池沖洗和沉淀池排泥）的費(fèi)用并便于沉淀池排泥和濾池沖洗水排除，特別對(duì)濁度較高的水源而言。但從水廠至主要用水區(qū)的輸水管道口徑要增大，管道承壓較高，從而增加了輸水管道的造價(jià)，特別是當(dāng)城市用水量逐時(shí)變化系數(shù)較大及輸水管道較長(zhǎng)時(shí)；或者需在主要用水區(qū)增設(shè)配水廠（消毒、調(diào)節(jié)和加壓）,凈化后的水由水廠送至配水廠，再由配水廠送至管網(wǎng)，這樣也增加了給水系統(tǒng)的設(shè)施和管理工作。后一種方案優(yōu)缺點(diǎn)于前者正好相反。對(duì)于高濁度水源，也可將預(yù)沉構(gòu)筑物與取水購筑物建在一起，水廠其余部分設(shè)置在主要用水區(qū)附近。以上不同方案應(yīng)綜合考慮各種因素并結(jié)合其它具體情況，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。第二章 設(shè)計(jì)基本資料及任務(wù)要求設(shè)計(jì)人口人均用水量標(biāo)準(zhǔn)（最高日）240SS最高/(mg/l)580SS平均/(mg/l)380最大日時(shí)變化系數(shù)工廠A（萬m/d）工廠B（萬m/d）工廠C（萬m/d）工廠D（萬m/d）一般工業(yè)用水占生活用水％180％第三產(chǎn)業(yè)用水占生活用水％80％未預(yù)見用水及漏水系數(shù)取%水廠自用水系數(shù)取%15％10％原水水質(zhì)情況序號(hào)名稱最高數(shù)平均數(shù)備注1色度40152PH值3DO溶解氧4BOD5COD6其余均符合國家地面水水源I級(jí)標(biāo)準(zhǔn)水文地質(zhì)及氣象資料河流水文特征 ，氣象資料歷年平均氣溫：16℃，年最高平均氣溫：32℃，年最低平均氣溫：0℃。年平均降水量：1056mm，年最高降水量：1765mm，年最低降水量：870mm。常年風(fēng)向：東南風(fēng)，頻率： ％。歷年最大凍土深度：20cm。地質(zhì)資料第一層：回填、松土層，承載力8kg/cm，深1～；第